KR102477169B1 - 해수 유동을 고려한 소화포 제어 방법 및 그를 위한 장치 - Google Patents

해수 유동을 고려한 소화포 제어 방법 및 그를 위한 장치 Download PDF

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Abstract

해수 유동을 고려한 소화포 제어 방법 및 그를 위한 장치를 개시한다.
본 발명의 실시예에 따른 소화포 제어 장치는, 해상 이동체에 구비된 적어도 하나의 정보 수집 장치로부터 센싱 관련 정보를 입력 받고, 상기 센싱 관련 정보를 기반으로 표적에 대한 센서 표적 정보를 수집하는 표적 정보 수집부; 상기 센서 표적 정보에 포함된 관측값을 필터 처리하여 표적의 위치 예측값을 계산하는 예측 위치 계산부; 해수 유동 특성에 따라 소화포 사격제원표를 계산하고, 상기 위치 예측값 및 상기 소화포 사격제원표를 이용하여 소화수의 예상 명중점을 계산하는 예상 명중점 계산부; 환경 데이터를 입력 받고, 상기 환경 데이터와 예상 명중점을 기반으로 상기 소화수의 탄도를 계산하고, 상기 탄도 계산 결과를 기반으로 사격제원 값을 도출하는 탄도 계산부; 및 상기 사격제원 값을 기초로 포 명령 안정화를 수행하여 최종 포 명령을 생성하는 포 명령 안정화부를 포함할 수 있다.

Description

해수 유동을 고려한 소화포 제어 방법 및 그를 위한 장치{Method and Apparatus for Controlling Water Cannon Considering Seawater Flow}
본 발명은 해수의 유동 특성을 고려하여 소화포의 동작을 제어하는 방법 및 그를 위한 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 발명의 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
해양 경찰, 해군 등 해상에서 임무를 수행하는 해상 이동체에는 해상 임무 수행 간 화재상황에서의 화재 소화, 불법 어업 중인 어선의 저지 등을 위해 소화포를 운용 중이다.
하지만, 해상 이동체에서 운용 중인 소화포는 현재 운용자가 수동으로만 조작하고 있다. 다시 말해, 운용자가 소화포 모니터링 시스템을 통해 조작 또는 입력하는 방위각 및 고각에 따라 소화포를 구동시키며, 펌프 압력, 노즐 구경 등도 별도로 조작해야만 한다.
종래의 소화포 운용의 경우, 운용자가 소화포를 수동으로 조작하기 때문에 운용자의 경험 및 숙달 정도에 따라 소화 및 진압 성능이 달라지게 되고, 운용자의 육안으로만 판단하여 소화포에서 발사되는 해수(소화수)를 표적에 명중시켜야 하기 때문에 야간 작전에 제한이 있게 된다.
한편, 해양 임무를 수행하는 해상 이동체에는 최신 기술 발전 추세에 따라 함정 자동화 기술이 적용되고 있고, 이에 따른 승조원 수의 감소 추세로 인해 효율적인 작전 및 임무 수행 방안의 도출 필요성이 대두되고 있다.
이에, 불법으로 활동하는 어선을 효과적으로 진압하고, 화재 등 긴급 상황 발생 시 효과적인 소화통제로 수색 및 구조를 위한 골든 타임 확보하기 위한 소화포 제어 방법이 필요하다.
본 발명은 표적의 관측값을 기반으로 표적의 위치 예측값을 산출하고, 위치 예측값 및 해수 유동 특성을 고려한 소화포 사격제원표를 이용하여 소화수의 예상 명중점을 계산한 후 소화수의 탄도를 계산하여 소화포 명령을 생성하여 소화포의 구동을 제어하는 해수 유동을 고려한 소화포 제어 방법 및 그를 위한 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 해상 이동체에 설치된 소화포를 제어하는 장치에 있어서, 소화포 제어 장치는, 해상 이동체에 구비된 적어도 하나의 정보 수집 장치로부터 센싱 관련 정보를 입력 받고, 상기 센싱 관련 정보를 기반으로 표적에 대한 센서 표적 정보를 수집하는 표적 정보 수집부; 상기 센서 표적 정보에 포함된 관측값을 필터 처리하여 표적의 위치 예측값을 계산하는 예측 위치 계산부; 해수 유동 특성에 따라 소화포 사격제원표를 계산하고, 상기 위치 예측값 및 상기 소화포 사격제원표를 이용하여 소화수의 예상 명중점을 계산하는 예상 명중점 계산부; 환경 데이터를 입력 받고, 상기 환경 데이터와 예상 명중점을 기반으로 상기 소화수의 탄도를 계산하고, 상기 탄도 계산 결과를 기반으로 사격제원 값을 도출하는 탄도 계산부; 및 상기 사격제원 값을 기초로 포 명령 안정화를 수행하여 최종 포 명령을 생성하는 포 명령 안정화부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 의하면, 상기 목적을 달성하기 위한 해상 이동체에 설치된 소화포를 제어하기 위한 소화포 제어 장치가 소화포를 제어하는 방법에 있어서, 소화포 제어 방법은, 해상 이동체에 구비된 적어도 하나의 정보 수집 장치로부터 센싱 관련 정보를 입력 받고, 상기 센싱 관련 정보를 기반으로 표적에 대한 센서 표적 정보를 수집하는 표적 정보 수집 단계; 상기 센서 표적 정보에 포함된 관측값을 필터 처리하여 표적의 위치 예측값을 계산하는 예측 위치 계산 단계; 해수 유동 특성에 따라 소화포 사격제원표를 계산하고, 상기 관측값, 상기 위치 예측값 및 상기 소화포 사격제원표를 이용하여 소화수의 예상 명중점을 계산하는 예상 명중점 계산 단계; 환경 데이터를 입력 받고, 상기 환경 데이터와 예상 명중점을 기반으로 상기 소화수의 탄도를 계산하고, 상기 탄도 계산 결과를 기반으로 사격제원 값을 도출하는 탄도 계산 단계; 및 상기 사격제원 값을 기초로 포 명령 안정화를 수행하여 최종 포 명령을 생성하는 포 명령 안정화 단계를 포함할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명은 불법 어업을 수행하는 어선에 대한 신속하고 정확한 조치를 취할 수 있고, 화재 선박에 대한 효과적인 진압이 가능하며, 수색 및 구조 활동을 위한 골든 타임 확보가 용이하다는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 주간 또는 야간의 임무 수행 능력을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 소화포 운용통제의 자동화로 인하여 승조원의 임무 피로도를 경감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 해상 이동체의 포 제어 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소화포 제어 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소화포 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 해상 이동체에서 포의 구동 동작을 제어하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 해수 유동 특성에 대한 해석 결과를 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 소화포 사격제원표를 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 소화포 제어의 시뮬레이션 결과를 나타낸 예시도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다. 이하에서는 도면들을 참조하여 본 발명에서 제안하는 해수 유동을 고려한 소화포 제어 방법 및 그를 위한 장치에 대해 자세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 해상 이동체의 포 제어 시스템을 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
본 실시예에 따른 포 제어 시스템(10)은 정보 수집 장치(100), 포 제어 장치(200) 및 소화포(300) 및 함포(400)을 포함한다. 도 1의 포 제어 시스템(10)은 일 실시예에 따른 것으로서, 도 1에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 포 제어 시스템(10)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
포 제어 시스템(10)는 해상 이동체(예: 함정, 수상정 등) 내에 구비되며, 해상 이동체 및 주변 환경에 대한 정보를 수집하고, 수집된 정보를 이용하여 소화포(300) 및 함포(400)의 구동 동작을 제어한다. 이하, 포 제어 시스템(10)에 포함된 장치 각각에 대해 설명하도록 한다.
정보 수집 장치(100)는 해상 이동체에 설치되며, 해상 이동체 또는 해상 이동체에 구비된 무기체계(예: 소화포, 함포 등), 주변 환경 등에 대한 센싱 관련 정보를 획득하여 수집한다. 정보 수집 장치(100)는 수집된 센싱 관련 정보를 포 제어 장치(200)로 전송한다.
정보 수집 장치(100)는 적어도 하나의 센싱 장치를 포함할 수 있다.
예를 들어, 정보 수집 장치(100)는 함 기준 센서, 무장 통제 시스템(WCS: Weapon Control System), 항해 레이다, 전자 광학 추적기(EOTS: Electrooptical Tracking System) 등과 같은 추적 센서 등을 포함할 수 있다.
정보 수집 장치(100)는 함 기준 센서로부터 수신된 헤딩(Heading), 피치(Pitch), 롤(Roll) 등의 해상 이동체의 상태 정보, 무장 통제 시스템으로부터 수신된 표적 정보, 센서 정보, 포 할당 정보 등을 포함하는 무장 통제 정보, 항해 레이다, 전자 광학 추적기 등의 추적 센서로부터 수신된 표적 위치 정보, 센서 시차 정보 등의 센싱 관련 정보를 포 제어 장치(200)로 전송할 수 있다.
포 제어 장치(200)는 해상 이동체 내에 구비된 무기 체계를 제어하는 동작을 수행한다.
본 실시예에 따른 포 제어 장치(200)는 소화포(300) 또는 함포(400)의 구동을 제어하는 동작을 수행한다.
포 제어 장치(200)는 센싱 관련 정보를 입력 받고, 센싱 관련 정보에 포함된 표적의 관측값을 기반으로 표적의 위치 예측값을 산출하고, 위치 예측값 및 해수 유동 특성을 고려한 소화포 사격제원표를 이용하여 소화수의 예상 명중점을 계산한 후 소화수의 탄도를 계산하여 소화포 명령을 생성하여 소화포(300)의 구동을 제어한다.
또한, 포 제어 장치(200)는 센싱 관련 정보를 입력 받고, 센싱 관련 정보에 포함된 표적의 관측값을 기반으로 표적의 위치 예측값을 산출하고, 위치 예측값 및 함포 사격제원표를 이용하여 함포에서 발사된 탄의 예상 명중점을 계산한 후 탄의 탄도를 계산하여 함포 명령을 생성하여 함포(400)의 구동을 제어한다. 포 제어 장치(200)는 함포 제어 시, 포구동 특성을 보상하는 단계를 추가로 진행한다. 여기서, 포구동 특성을 보상하는 단계는 포 시차와 함 기준 좌표계를 기준으로 한 참조(Reference) 좌표계의 값을 기반으로 포 배열 오차의 값을 주기적으로 출력하고, 포구 속도, 장약 온도, 탄 무게 등에 대한 값을 비주기적으로 출력(랜덤 또는 운용자의 입력에 따라 출력)하여 포구동의 특성을 보상하는 동작을 의미한다.
포 제어 장치(200)는 서로 다른 동작 루트로 소화포(300) 및 함포(400) 각각의 제어를 수행할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 포 제어 장치(200)는 소화포(300) 및 함포(400) 각각의 제어 시, 중복되는 동작 루트가 존재한다.
포 제어 장치(200)는 소화포(300)의 제어 시 소화포(300) 관련 동작 루트가 일부 추가될 수 있다. 또한, 포 제어 장치(200)는 함포(400)의 제어 시 함포(400) 관련 동작 루트가 일부 추가될 수 있다.
포 제어 장치(200)에서 소화포(300)를 제어하는 동작은 도 2 및 도 3을 통해 설명하도록 한다. 또한, 포 제어 장치(200)에서 소화포(300) 및 함포(400) 각각의 제어 동작은 도 4를 통해 설명하도록 한다.
본 실시예에 따른 포 제어 장치(200)는 소화포(300) 및 함포(400)를 멀티로 제어 가능한 것으로 기재하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며,
포 제어 장치(200)는 소화포(300)만을 제어하는 소화포 제어 장치 또는 함포(400)만을 제어하는 함포 제어 장치와 같이 별도의 장치로 구현될 수 있다.
소화포(300)는 해상 이동체에 설치되어, 소정의 압력으로 소화수를 방출하는 물대포를 의미한다.
소화포(300)는 화재를 막는 소방을 위해 사용되거나 상대 표적을 진압하기 위해 사용될 수 있다.
소화포(300)는 해상 이동체의 본체 갑판 상에 배치될 수 있으며, 갑판 상에서 본체의 측면을 향해 배치되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 갑판 상에서 원하는 위치로 이동될 수 있다.
소화포(300)는 호스와 연결되며, 연결된 호스를 통해 공급된 고압의 물을 방출할 수 있다. 소화포(300)는 연결된 호스를 통해 해상 이동체 외부의 해수를 공급 받아 소화수로 사용할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 해상 이동체 내부에 배치된 저장 탱크에 저장된 담수 또는 해수를 공급 받아 소화수로 사용할 수도 있다.
본 실시예에 따른 소화포(300)는 포 제어 장치(200)의 제어에 따라 자동, 반자동, 수동 등의 운용 모드로 소화수를 방출할 수 있다.
자동 운용 모드에서 소화포(300)는 탐지된 표적에 대해 생성된 소화포 명령에 따라 자동으로 소화수를 방출할 수 있다. 또한, 반자동 운용 모드에서 소화포(300)는 탐지된 표적에 대해 생성된 소화포 명령을 기반으로 운용자의 조작을 반영하여 소화수를 방출할 수 있다. 또한, 수동 운용 모드에서 소화포(300)는 운용자의 조작에 대응되도록 소화수를 방출할 수 있다.
함포(400)는 해상 이동체에 설치되어, 표적을 공격하기 위한 무기 체계를 의미한다.
함포(400)는 미사일, 포탄, 총탄 등의 공중 무기 이동체를 발사할 수 있다.
함포(400)는 해상 이동체의 본체 갑판 상에 배치될 수 있으며, 갑판 상에서 본체의 측면을 향해 배치되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 함포(400)는 함포 명령에 따라 함포 사격 방향을 조정할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소화포 제어 장치를 개략적으로 나타낸 블록 구성도이다.
본 실시예에 따른 포 제어 장치(200)는 소화포(300) 및 함포(400)의 구동 동작을 제어하는 장치일 수 있다. 이하, 도 2에서는 소화포의 구동 동작을 제어하는 소화포 제어 장치(20)인 것으로 가정하여 설명하도록 한다.
본 실시예에 따른 소화포 제어 장치(20)는 표적 정보 수집부(210), 예측 위치 계산부(220), 예상 명중점 계산부(230), 탄도 계산부(240) 및 포 명령 안정화부(250)를 포함한다. 도 2의 소화포 제어 장치(20)는 일 실시예에 따른 것으로서, 도 2에 도시된 모든 블록이 필수 구성요소는 아니며, 다른 실시예에서 소화포 제어 장치(20)에 포함된 일부 블록이 추가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
소화포 제어 장치(20)는 센싱 관련 정보를 입력 받고, 센싱 관련 정보에 포함된 표적의 관측값을 기반으로 표적의 위치 예측값을 산출하고, 위치 예측값 및 해수 유동 특성을 고려한 소화포 사격제원표를 이용하여 소화수의 예상 명중점을 계산한 후 소화수의 탄도를 계산하여 소화포 명령을 생성하여 소화포(300)의 구동을 제어한다. 이하, 소화포 제어 장치(20)에 포함된 구성요소 각각에 대해 설명하도록 한다.
표적 정보 수집부(210)는 해상 이동체에 구비된 적어도 하나의 정보 수집 장치(100)로부터 센싱 관련 정보를 입력 받고, 센싱 관련 정보를 기반으로 표적에 대한 센서 표적 정보를 수집한다.
표적 정보 수집부(210)는 수집된 센서 표적 정보의 전체 또는 일부를 이용하여 표적에 대한 관측값을 도출한다. 여기서, 관측값은 표적에 대해 센싱된 정보들을 기반으로 표적 위치를 관측한 값으로, 표적에 대한 좌표값일 수 있다.
예를 들어, 표적 정보 수집부(210)는 함 기준 센서로부터 수신된 헤딩(Heading), 피치(Pitch), 롤(Roll) 등의 해상 이동체의 상태 정보, 무장 통제 시스템으로부터 수신된 표적 정보, 센서 정보, 포 할당 정보 등을 포함하는 무장 통제 정보, 항해 레이다, 전자 광학 추적기(EOTS: Electrooptical Tracking System) 등의 추적 센서로부터 수신된 표적 위치 정보, 센서 시차 정보 등의 센싱 관련 정보를 입력 받아 센서 표적 정보를 수집하고, 수집된 센서 표적 정보의 전체 또는 일부를 이용하여 표적에 대한 관측값을 도출할 수 있다.
표적 정보 수집부(210)는 수집된 센서 표적 정보의 전체 또는 일부를 조합하여 표적에 대한 관측값을 산출할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 수집된 센서 표적 정보 중 하나의 선택된 정보를 관측값으로 도출하거나, 일부 정보를 추출한 후 추출된 정보를 조합하여 관측값으로 도출할 수도 있다.
예측 위치 계산부(220)는 센서 표적 정보에 포함된 관측값을 입력 받고, 관측값을 필터 처리하여 표적의 위치 예측값을 계산한다.
예측 위치 계산부(220)는 관측값을 필터 처리하여 평활화(Smoothing) 처리하고, 평활화 처리된 결과에서 왜곡 및 잡음에 의해 발생된 값을 제거하여 위치 예측값을 계산할 수 있다.
예측 위치 계산부(220)는 표적에 대해 기 설정된 복수의 기동 특성 각각을 고려한 필터를 이용하여 설계된 다중 모델을 포함할 수 있다. 예측 위치 계산부(220)는 다중 모델에 포함된 각각의 모델이 실제 표적의 기동에 대해 유효할 확률을 계산한 후 모델 확률(model probability)에 따라 각 필터들의 추정치에 가중치를 부여하여 선형 결합(linear combination)을 통해 왜곡 및 잡음을 제거한 최종 추정치를 계산하여 위치 예측값을 계산할 수 있다.
예상 명중점 계산부(230)는 해수 유동 특성에 따라 소화포 사격제원표를 계산하고, 위치 예측값 및 소화포 사격제원표를 이용하여 소화수의 예상 명중점을 계산한다.
예상 명중점 계산부(230)는 소화수의 비과시간(TOF), 고각 및 거리에 대한 값에 소화포의 펌프압력, 노즐구경 및 운용모드를 추가하여 소화포 사격제원표를 계산하고, 소화포 사격제원표에 포함된 데이터를 기반으로 예상 명중점을 계산한다.
예상 명중점 계산부(230)는 위치 예측값을 기반으로 표적의 제1 위치에 대한 소화수의 제1 비행 시간(T1)을 산출하고, 제1 비행 시간(T1) 동안 변경된 위치 예측값을 기반으로 이동된 표적의 제2 위치에 대한 소화수의 제2 비행 시간(T2)을 산출한 후 제1 비행 시간(T1)의 값과 제2 비행 시간(T2)의 값을 비교한다.
예상 명중점 계산부(230)는 제1 비행 시간(T1)의 값과 제2 비행 시간(T2)의 값을 비교하여 차이가 기 설정된 특수값(e)보다 작을 경우 제1 위치 값과 제2 위치 값을 이용하여 표적의 타격을 위한 예상 명중점을 도출한다.
한편, 예상 명중점 계산부(230)는 제1 비행 시간(T1)의 값과 제2 비행 시간(T2)의 값을 비교하여 차이가 기 설정된 특수값(e)보다 큰 경우 제1 비행 시간(T1)의 값을 재산출하고, 제1 비행 시간(T1) 동안 변경된 위치 예측값을 기반으로 이동된 표적의 제2 위치를 재예측하는 동작을 반복하여 수행한다.
본 실시예에 따른 예상 명중점 계산부(230)는 소화포 사격제원표를 생성하여 예상 명중점을 계산하는 것으로 기재하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 예상 명중점 계산부(230)과 연동하는 별도의 장치 또는 모듈로부터 계산된 소화포 사격제원표를 입력 받고, 소화포 사격제원표에 포함된 데이터를 기반으로 예상 명중점을 계산할 수도 있다.
탄도 계산부(240)는 환경 데이터를 입력 받고, 환경 데이터와 예상 명중점을 기반으로 소화수의 탄도를 계산하고, 탄도 계산 결과를 기반으로 사격제원 값을 도출한다. 여기서, 환경 데이터는 풍향, 풍속, 온도, 습도, 대기압, 위도 등과 같은 해상 이동체 주변의 대기 환경에 대한 데이터를 의미한다.
탄도 계산부(240)는 소화수의 운동 방정식을 수치 적분을 처리하여 소화수의 탄도를 계산하고, 탄도 계산 결과를 기반으로 고각, 방위각 및 비행시간을 포함하는 사격제원 값을 포함하는 포 명령을 산출한다.
탄도 계산부(240)는 환경 데이터 및 예상 명중점을 기반으로 탄착점 수정, 포 배열 오차 및 포 특성 보상을 추가로 수행하여 사격제원 값을 계산할 수 있다.
탄도 계산부(240)는 환경 데이터에 포함된 전체 또는 일부를 변수로 적용하여 소화포의 입구에서 발사된 소화수가 처음으로 도달하는 지점을 수정하고, PAC(Pre-Action Calibration) 처리하여 예상 명중점을 조정할 수 있다.
또한, 탄도 계산부(240)는 소화포의 배열에 대한 값의 배열 오차를 보정하고, 해수온도 및 거리에 대한 소화포의 특성값을 추가로 보정하며, 보정된 배열 오차, 해수온도 및 거리의 특성값 및 상기 환경 데이터를 기반으로 최종적으로 사격제원 값을 계산할 수 있다.
포 명령 안정화부(250)는 사격제원 값을 기초로 포 명령 안정화를 수행하여 최종 포 명령을 생성하고, 최종 포 명령을 소화포(300)로 전달하여 소화포(300)가 구동되도록 한다.
포 명령 안정화부(250)는 스플라인(Spline) 기법을 이용하여 포 명령 안정화 동작을 수행할 수 있다. 포 명령 안정화부(250)는 소화포 및 함포의 구동을 위해 사격제원 값들을 기반으로 연속적인 연결 값으로 보정하여 포 명령을 안정화할 수 있다면 다양한 기법이 적용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 소화포 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
소화포 제어 장치(20)는 해상 이동체에 구비된 적어도 하나의 정보 수집 장치(100)로부터 센싱 관련 정보를 입력 받고, 센싱 관련 정보를 기반으로 표적에 대한 센서 표적 정보를 수집한다(S310).
소화포 제어 장치(20)는 수집된 센서 표적 정보의 전체 또는 일부를 이용하여 표적에 대한 관측값을 도출한다. 여기서, 관측값은 표적에 대해 센싱된 정보들을 기반으로 표적 위치를 관측한 값으로, 표적에 대한 좌표값일 수 있다.
소화포 제어 장치(20)는 센서 표적 정보에 포함된 관측값을 입력 받고, 관측값을 필터 처리하여 표적의 예측 위치인 위치 예측값을 계산한다(S320).
소화포 제어 장치(20)는 관측값을 필터 처리하여 평활화(Smoothing) 처리하고, 평활화 처리된 결과에서 왜곡 및 잡음에 의해 발생된 값을 제거하여 위치 예측값을 계산할 수 있다.
소화포 제어 장치(20)는 해수 유동 특성에 따라 소화포 사격제원표를 계산하고, 위치 예측값 및 소화포 사격제원표를 이용하여 소화수의 예상 명중점을 계산한다(S330).
소화포 제어 장치(20)는 소화수의 비과시간(TOF), 고각 및 거리에 대한 값에 소화포의 펌프압력, 노즐구경 및 운용모드를 추가하여 소화포 사격제원표를 계산하고, 소화포 사격제원표에 포함된 데이터를 기반으로 예상 명중점을 계산한다.
단계 S330에서, 소화포 제어 장치(20)는 소화포 사격제원표를 생성하여 예상 명중점을 계산하는 것으로 기재하고 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 소화포 제어 장치(20)와 연동하는 별도의 장치 또는 모듈로부터 계산된 소화포 사격제원표를 입력 받고, 소화포 사격제원표에 포함된 데이터를 기반으로 예상 명중점을 계산할 수도 있다.
소화포 제어 장치(20)는 환경 데이터를 입력 받고, 환경 데이터와 예상 명중점을 기반으로 소화수의 탄도를 계산하고, 탄도 계산 결과를 기반으로 사격제원 값을 도출한다(S340). 여기서, 환경 데이터는 풍향, 풍속, 온도, 습도, 대기압, 위도 등과 같은 해상 이동체 주변의 대기 환경에 대한 데이터를 의미한다.
소화포 제어 장치(20)는 소화수의 운동 방정식을 수치 적분을 처리하여 소화수의 탄도를 계산하고, 탄도 계산 결과를 기반으로 고각, 방위각 및 비행시간을 포함하는 사격제원 값을 포함하는 포 명령을 산출한다.
단계 S340에서, 소화포 제어 장치(20)는 환경 데이터 및 예상 명중점을 기반으로 탄착점 수정, 포 배열 오차 및 포 특성 보상을 추가로 수행하여 사격제원 값을 계산할 수 있다. 또한, 소화포 제어 장치(20)는 소화포의 배열에 대한 값의 배열 오차를 보정하고, 해수온도 및 거리에 대한 소화포의 특성값을 추가로 보정하며, 보정된 배열 오차, 해수온도 및 거리의 특성값 및 상기 환경 데이터를 기반으로 최종적으로 사격제원 값을 계산할 수 있다.
소화포 제어 장치(20)는 사격제원 값을 기초로 포 명령 안정화를 수행하여 최종 포 명령을 생성하고, 최종 포 명령을 소화포(300)로 전달하여 소화포(300)가 구동되도록 한다(S350). 소화포 제어 장치(20)는 스플라인(Spline) 기법을 이용하여 포 명령 안정화 동작을 수행할 수 있다.
도 3에서는 각 단계를 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 다시 말해, 도 3에 기재된 단계를 변경하여 실행하거나 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 적용 가능할 것이므로, 도 3은 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.
도 3에 기재된 본 실시예에 따른 소화포 제어 방법은 애플리케이션(또는 프로그램)으로 구현되고 단말장치(또는 컴퓨터)로 읽을 수 있는 기록매체에 기록될 수 있다. 본 실시예에 따른 소화포 제어 방법을 구현하기 위한 애플리케이션(또는 프로그램)이 기록되고 단말장치(또는 컴퓨터)가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨팅 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치 또는 매체를 포함한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 해상 이동체에서 포의 구동 동작을 제어하는 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4에서는 포 제어 장치(200)에 포함된 구성요소를 위주로 설명하며, 일부 구성요소는 정보 수집 장치(100) 또는 해상 이동체 내부에 구비된 구성일 수 있다.
표적 정보 수집부(210)는 함정에 구비된 적어도 하나의 센서를 통해 센싱된 적어도 하나의 센싱 관련 정보를 입력 받고, 센싱 관련 정보를 기반으로 센서 표적 정보를 수집한다.
표적 정보 수집부(210)는 함 기준 센서(271)로부터 수신된 함정의 상태 정보(헤딩(Heading), 피치(Pitch), 롤(Roll) 등), 무장 통제 시스템(212)으로부터 수신된 무장 통제 정보(표적 정보, 센서 정보, 포 할당 정보 등), 추적 센서(211)(예: 항해레이다 및 전자 광학 추적기)로부터 수신된 표적 위치 정보, 센서 시차 정보 등의 센싱 관련 정보를 입력 받아 센서 표적 정보를 수집한다. 여기서, 무장 통제 시스템(212)는 포 제어 시스템(10)과 별도로 해상 이동체에서 운용되는 시스템일 수 있으며, 운용자가 표적, 센서 등에 대한 정보를 확인할 수 있도록 하며, 무장 할당 및 임무 배치를 할 수 있는 시스템이다.
표적 정보 수집부(210)는 수집된 센서 표적 정보의 전체 또는 일부를 이용하여 표적에 대한 관측값을 도출한다. 여기서, 표적 정보 수집부(210)는 소정의 주기마다 관측값을 도출할 수 있다.
표적 정보 수집부(210)는 수집된 센서 표적 정보의 전체 또는 일부를 조합하여 표적에 대한 관측값을 산출할 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 수집된 센서 표적 정보 중 일부 정보를 추출한 후 추출된 정보를 관측값으로 도출할 수 있다.
해상 이동체의 추적 센서(211)는 해상 이동체마다 차이가 있지만 본 실시예에서는 항해 레이다와 전자 광학 추적기(EOTS)가 설치되어 있는 것으로 가정한다. 예를 들어, 항해 레이다는 센싱을 통해 획득한 표적 위치의 값들을 0.5 Hz의 주기로 포 제어 장치(200)로 출력하고, 전자 광학 추적기(EOTS)는 표적 위치의 값들을 10 Hz의 주기로 포 제어 장치(200)로 출력할 수 있다. 이러한 예시를 통해 표적 정보 수집부(210)에서는 관측값 Y(x,y)의 주기는 0.5 Hz 및 10 Hz일 수 있다.
예측 위치 계산부(220)는 표적의 관측값을 기반으로 표적의 위치 예측값을 계산한다. 예측 위치 계산부(220)는 표적의 관측값에 표적의 벡터를 고려하여 위치 예측값을 계산할 수 있다.
예측 위치 계산부(220)는 관측값(Y(x,y))를 기 설정된 필터를 이용하여 표적 데이터를 평활화(Smoothing) 처리하고, 평활화 처리된 결과에서 왜곡 및 잡음에 의해 발생된 값을 매끄럽게 만들어서 결과값을 일반화 시켜 위치 예측값(A(x,y))를 도출할 수 있다.
예측 위치 계산부(220)에서 위치 예측값은 소정의 주기마다 갱신될 수 있으며, 이러한 소정의 주기는 관측값의 주기와 마찬가지로 입력 신호의 주기와 동일하게 설정된다.
예측 위치 계산부(220)는 상호작용 다중모델(Interacting Multiple Model)기법을 이용하여 위치 예측값(A(x,y))를 계산할 수 있다.
예측 위치 계산부(220)는 표적에 대해 기 설정된 복수의 기동 특성 각각을 고려한 필터를 이용하여 설계된 다중 모델을 포함하며, 각각의 모델이 실제 표적의 기동에 대해 유효할 확률을 계산한다. 이후, 예측 위치 계산부(220)는 모델 확률(model probability)에 따라 각 필터들의 추정치에 가중치를 부여하여 선형 결합(linear combination)을 통해 최종 추정치를 계산하는 방식으로 위치 예측값(A(x,y))을 계산할 수 있다.
예상 명중점 계산부(230)는 해수 유동 특성에 따라 소화포 사격제원표를 계산하고, 소화포 사격제원표를 기반으로 비과시간 이후의 표적에 대한 예상 명중점을 계산한다.
예상 명중점 계산부(230)는 예측 위치 계산부(220)로부터 수신된 위치 예측값, 함 기준 센서(271)로부터 수신된 함정의 운동 정보(침로, 속도 등)에 대한 함정 운동 데이터(280) 및 소화포 사격제원표(비과시간, 고각, 거리, 펌프압력, 노즐구경, 운용모드)에 대한 소화포 사격제원표 데이터(231)를 이용하여 예상 명중점(R(x,y))을 도출한다.
예상 명중점 계산부(230)에서 예상 명중점은 소정의 주기마다 갱신될 수 있으며, 이러한 소정의 주기는 위치 예측값의 주기와 동일하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 예상 명중점은 10 Hz 주기로 갱신될 수 있다.
예상 명중점 계산부(230)에서 비과시간 후의 예상 명중점을 계산하는 알고리즘은 다음과 같다.
예상 명중점 계산부(230)는 표적에 대한 위치 예측값을 기반으로 현재 표적의 위치에 대한 탄의 제1 비행 시간(T1)을 산출한다. 이후, 예상 명중점 계산부(230)는 제1 비행 시간(T1) 동안 이동한 표적의 위치 예측값을 추가로 예측하고, 이동한 표적의 위치에 대한 탄의 제2 비행 시간(T2)을 산출한다.
예상 명중점 계산부(230)는 제1 비행 시간(T1)의 값과 제2 비행 시간(T2)의 값을 비교한다.
예상 명중점 계산부(230)는 제1 비행 시간(T1)의 값과 제2 비행 시간(T2)의 값의 차이가 기 설정된 특수값(e)보다 크면 제1 비행 시간(T1)의 값을 다시 결정하여 제1 비행 시간(T1) 시간 동안 이동한 표적의 위치를 다시 예측한다.
한편, 예상 명중점 계산부(230)는 제1 비행 시간(T1)의 값과 제2 비행 시간(T2)의 값의 차이가 기 설정된 특수값(e)보다 작을 경우 요격을 위한 예상 명중점을 산출한다.
일반적인 함포의 예상 명중점을 계산하기 위해서는 함포 사격제원표(232)만을 이용한다. 여기서, 함포 사격제원표(232)는 기 설정된 표준 조건 하에서 총포를 정확히 표적 위에 사격하는데 필요한 제원과 바람, 각종 온도에 따른 수정량 등을 나타내는 표이다. 사격제원표(232)의 표준 조건은 비과시간(TOF), 고각, 거리 값을 포함한다.
한편, 본 실시예에 따른 예상 명중점 계산부(230)는 소화포에 대한 특수성에 따라 기존의 함포 사격제원표인 비과시간(TOF), 고각, 거리의 값에 펌프압력, 노즐구경, 운용모드 등이 추가된 소화포 사격제원표의 데이터를 기반으로 예상 명중점을 계산한다.
탄도 계산부(240)는 환경 데이터(241)를 입력 받고, 환경 데이터(241)를 기반으로 소화수의 탄도를 계산하고, 탄도 계산 결과를 기반으로 사격제원 값(G(t,e,TOF))을 도출한다. 여기서, 상기 환경 데이터(241)는 풍향, 풍속, 온도, 습도, 대기압, 위도 등과 같은 일반적인 대기 환경의 데이터를 의미한다.
탄도 계산부(240)는 환경 데이터(241)를 기반으로 탄착점 수정(242) 및 포 배열 오차/특성 보상(243)을 수행하여 사격제원 값(G(t,e,TOF))을 계산한다.
탄도 계산부(240)는 탄(포탄, 소화수 등)의 운동 방정식을 수치 적분을 처리하여 탄도 계산을 수행하며, 탄도 계산 결과를 기반으로 사격제원 값(고각, 방위각, 비행시간 등)을 포함하는 포 명령을 산출한다.
탄도 계산부(240)에서 사격제원 값은 소정의 주기마다 갱신될 수 있으며, 이러한 소정의 주기는 예상 명중점의 주기와 동일하게 설정될 수 있다. 예를 들어, 사격제원 값은 10 Hz 주기로 갱신될 수 있다.
탄도 계산부(240)는 함포에서 발사된 탄이 처음으로 도달한 지점을 수정하는 탄착점 수정(242)을 통해 함포를 위한 PAC(Pre-Action Calibration)을 수행하여 함포의 부정확성을 줄이기 위한 조준점을 보상하는 단계를 수행할 수 있다.
또한, 탄도 계산부(240)는 소화포의 입구에서 발사된 소화수가 처음으로 도달한 지점을 수정하는 탄착점 수정(242)을 통해 소화포를 위한 PAC(Pre-Action Calibration)을 수행하여 소화포의 부정확성을 줄이기 위한 조준점을 보상하는 단계를 수행할 수 있다.
탄도 계산부(240)는 기 설정된 주기마다 함포의 배열에 대한 값의 오차를 보정하며, 비주기적으로 포구 속도, 장약 온도, 탄 무게 등에 대한 값을 보정하는 포 배열 오차/특성 보상(243) 단계를 수행할 수 있다.
또한, 탄도 계산부(240)는 기 설정된 주기마다 소화포의 배열에 대한 값의 오차를 보정하며, 비주기적으로 소화포의 특성에 따라 해수온도 및 거리에 대한 특성 값을 보정하는 포 배열 오차/특성 보상(243) 단계를 수행할 수 있다.
탄도 계산부(240)는 보정된 해수온도, 거리 등의 특성값과 환경 데이터(241)를 기반으로 최종적으로 소화포의 사격제원 값을 계산한다.
포 명령 안정화부(250)는 탄도 계산부(240)로부터 사격제원 값을 수신하고, 수신된 사격제원 값을 기초로 포 명령 안정화를 수행한다.
포 명령 안정화부(250)는 스플라인(Spline) 기법을 이용하여 포 명령 안정화 동작을 수행하는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 소화포 및 함포의 구동을 위해 사격제원 값들을 기반으로 연속적인 연결 값으로 보정하여 포 명령을 안정화할 수 있다면 다양한 기법이 적용될 수 있다.
포 명령 안정화부(250)는 포 명령 안정화를 통해 최종 포 명령을 도출하고, 도출된 최종 포 명령을 소화포(300)로 전달하여 소화포(300)가 구동되도록 한다.
포 명령 안정화부(250)는 포 명령 안정화를 통해 최종 포 명령을 도출하고, 도출된 최종 포 명령을 함포로 전달하여 함포가 구동되도록 한다. 한편, 함포는 포 구동 특성보상부(290)의 값을 추가로 적용하여 구동될 수 있다.
함정 배치부(260)는 표적 정보 수집부(210) 및 포 구동 특성보상부(290)와 연동한다.
함정 배치부(260)는 센서 시차 값을 표적 정보 수집부(210)로 전달하고, 포 시차 값을 포 구동 특성보상부(290)로 전달한다.
함정에는 추적레이다, 탐색레이다, 전자 광학 추적기 등과 같은 센서와 함포와 같은 무장이 설치되어 있으며, 그 설치 위치는 함정마다 상이하다.
함정을 기준으로 하는 함 기준 좌표계(x, y, z)와 각각의 센서를 기준으로 하는 센서 기준 좌표계(x, y, z)와 포(함포 및 소화포)를 기준으로 하는 포 기준 좌표계(x, y, z)는 그 중심축이 다르다. 이와 같이, 중심축이 다르기 때문에 각각의 센서 및 포에서는 그 값을 보정해 주기 위한 값이 필요함에 따라 센서 및 함포 각각에 대한 시차값(센서 시차 값, 포 시차 값)을 산출하여 전달한다.
함정 운동 상태 처리부(270)는 함 기준 센서(271)와 연결되며, 함 기준 센서(271)로부터 수신된 데이터를 표적 정보 수집부(210) 및 포 구동 특성보상부(290) 각각으로 전달한다.
해상 이동체마다 설치되어 있는 함 기준 센서(271)의 종류는 상이할 수 있다. 예를 들어, 함 기준 센서(271)는 GPS, 풍향풍속계, 자이로, D-log, EM-log, 측심기 등일 수 있다.
함 기준 센서(271) 중 자이로는 함정의 자세를 알려주는 장치로 함정 운동 상태인 헤딩(Heading), 피치(Pitch), 롤(Roll) 값을 출력한다.
함정 운동 상태 처리부(270)는 함 기준 센서(271)로부터 수신된 데이터를 이용하여 함 기준 좌표계를 기준으로 참조(Reference) 좌표계를 도출하고, 도출된 참조 좌표계의 값을 표적 정보 수집부(210) 및 포 구동 특성보상부(290) 각각으로 전달한다.
함정 로그 처리부(280)는 함 기준 센서(271)와 연결되며, 함 기준 센서(271)로부터 수신된 데이터를 예상 명중점 계산부(230)로 전달한다.
함정 로그 처리부(280)는 D-log 및 EM-log에서 수신된 침로 및 속도 데이터를 예상 명중점 계산부(230)로 전달할 수 있다.
포 구동 특성보상부(290)는 함정 배치부(260)의 포 시차와 함정 운동 상태 처리부(270)의 출력 값인 함 기준 좌표계를 기준으로 한 참조(Reference) 좌표계의 값을 기반으로 포 배열 오차의 값을 주기적으로 출력하고, 포구 속도, 장약 온도, 탄 무게 등에 대한 값을 비주기적으로 출력하여 함포(400)가 운용되도록 한다.
포 구동 특성보상부(290)는 소화포(300)를 제외한 함포(400)의 구동 동작에만 적용되는 것이 바람직하다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 해수 유동 특성에 대한 해석 결과를 나타낸 예시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 소화포 사격제원표를 나타낸 예시도이다.
소화포 제어 장치(20)는 유동해석 조건에 따른 유동 해석 결과에 따라 소화포 사격제원표를 도출한다.
도 5의 (a)는 유동해석 조건에 따른 소화포 입구의 속도벡터에 대한 유동 해석 결과를 나타내며, 도 5의 (b)는 유동해석 조건에 따른 해수 유선에 대한 유동 해석 결과를 나타낸다.
도 5의 (c) 및 (d)는 유동해석 조건에 따른 해수 속도/해수 분포에 대한 유동 해석 결과를 나타낸다.
소화포 제어 장치(20)에서 도출된 소화포 사격제원표는 기 설정된 다양한 각도(소화포의 고각) 별로 생성될 수 있다. 예를 들어, 소화포 제어 장치(20)는 10°, 20°, 30°, 40°, 45°, 50°, 60°, 70°등과 같이 8 개의 소화포 사격제원표를 생성할 수 있다. 도 6에서는 소화포의 고각이 45°인 소화포 사격제원표를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 소화포 제어의 시뮬레이션 결과를 나타낸 예시도이다.
도 7에서는 소화포 제어 장치(20)의 소화포 구동 제어에 대한 알고리즘 신뢰도를 검증하기 위한 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
본 실시예에 따른 소화포 제어 장치(20)는 기존 함포 사격통제시스템에서 사용하는 파라미터와는 상이한 값(해수 유동 특성에 따른 값)을 사용하여 유동 해석을 수행하여 소화포 제어를 수행한다.
이하, 소화포 구동 제어를 위한 시뮬레이션 조건을 설명하도록 한다.
1) 함수/함미 소화장치(소화포)
- Water Monitor : 1200 m3/hr
- 조작가능 각도: 선회각 +45 ~ 90°, 고각 0 ~ 75° 구동
2) 노즐구경: 15 mm, 30 mm 두 종류 해석
3) 도달거리에 따른 소화포 고각, 펌프압력, 노즐구경의 3 가지 변수 중 소화포 고각을 45도로 고정하고, 펌프압력 / 노즐구경으로 시뮬레이션 수행
4) 해석 모델
- 2D 다상 유동해석 또는 3D 다상 유동해석
- 소화장치 노즐구경: 15 mm
- 소화장치 직선 유로 길이: 0.5 m
- 소화장치 고각: 45°(고정)
- 최대 도달가능 거리(해석공간): 165 m
소화포 제어 장치(20)는 탄착 및 해수분포에 따라 고각을 자동, 반자동, 수동 등으로 조정하여 소화포를 운용통제하고, 소화포 자동운용 시, 운용자가 마우스로 클릭하는 탄착점, 풍향, 풍속을 고려 최적의 소화포 고각을 확률 계산 알고리즘 이용하여 실시간으로 계산한다.
소화포 제어 장치(20)는 가우시안(Gaussian) 및 푸아송(Poisson) 확률분포에 따른 최적의 고각(β)를 자동 산출할 수 있다. 자동 모드에서는 고각을 자동 변경하고, 반자동 모드에서는 고각 변경을 운용자에게 권고할 수 있다. 여기서, 고각(β)은 해수 유동 특성이 적용된 값으로 산출되는 고각으로써, 고각을 산출하는 방식(수식)은 기존의 함포에서 고각을 산출하는 방식과 동일하다.
도 7의 (a)는 표적 이동 궤적을 나타내고, 도 7의 (b)는 해수 탄착 위치에 대한 셀을 나타내고, 도 7의 (c)는 소화포 선회각/고각 구동제어 명령에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸다.
도 7의 시뮬레이션 결과를 통해, 소화포 제어 장치(20)는 레이다 회전속도 30rpm 기준으로 2 초 주기로 구동 제어 명령을 생성하는 것을 확인할 수 있다. 또한, 소화포 제어 장치(20)는 표적 진행속도 7 kts에서 보간법(Interpolation) 기법을 적용하여 구동 제어 명령을 생성하는 것을 확인할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명의 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 포 제어 시스템
100: 정보 수집 장치 200: 포 제어 장치
300: 소화포 400: 함포
20: 소화포 제어 장치
210: 표적 정보 수집부 220: 예측 위치 계산부
230: 예상 명중점 계산부 240: 탄도 계산부
250: 포 명령 안정화부

Claims (13)

  1. 해상 이동체에 설치된 소화포를 제어하는 장치에 있어서,
    해상 이동체에 구비된 적어도 하나의 정보 수집 장치로부터 센싱 관련 정보를 입력 받고, 상기 센싱 관련 정보를 기반으로 표적에 대한 센서 표적 정보를 수집하는 표적 정보 수집부;
    상기 센서 표적 정보에 포함된 관측값을 필터 처리하여 표적의 위치 예측값을 계산하는 예측 위치 계산부;
    해수 유동 특성에 따라 소화포 사격제원표를 계산하고, 상기 위치 예측값 및 상기 소화포 사격제원표를 이용하여 소화수의 예상 명중점을 계산하는 예상 명중점 계산부;
    환경 데이터를 입력 받고, 상기 환경 데이터와 예상 명중점을 기반으로 상기 소화수의 탄도를 계산하고, 상기 탄도 계산 결과를 기반으로 사격제원 값을 도출하는 탄도 계산부; 및
    상기 사격제원 값을 기초로 포 명령 안정화를 수행하여 최종 포 명령을 생성하는 포 명령 안정화부
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소화포 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 표적 정보 수집부는,
    수집된 센서 표적 정보의 전체 또는 일부를 이용하여 표적에 대한 상기 관측값을 도출하는 것을 특징으로 하는 소화포 제어 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 예측 위치 계산부는,
    상기 관측값을 상기 필터 처리하여 평활화(Smoothing) 처리하고, 평활화 처리된 결과에서 왜곡 및 잡음에 의해 발생된 값을 제거하여 상기 위치 예측값을 계산하되,
    상기 예측 위치 계산부는, 복수의 기동 특성 각각을 고려한 필터를 이용하여 다중 모델을 포함하고, 각각의 모델이 실제 표적의 기동에 대해 유효할 확률을 계산한 후 모델 확률(model probability)에 따라 각 필터들의 추정치에 가중치를 부여하여 선형 결합(linear combination)을 통해 왜곡 및 잡음을 제거한 최종 추정치를 계산하여 상기 위치 예측값을 계산하는 것을 특징으로 하는 소화포 제어 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 예상 명중점 계산부는,
    소화수의 비과시간(TOF), 고각 및 거리에 대한 값에 소화포의 펌프압력, 노즐구경 및 운용모드를 추가하여 상기 소화포 사격제원표를 계산하고, 상기 소화포 사격제원표에 포함된 데이터를 기반으로 상기 예상 명중점을 계산하는 것을 특징으로 하는 소화포 제어 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 예상 명중점 계산부는,
    상기 위치 예측값을 기반으로 표적의 제1 위치에 대한 소화수의 제1 비행 시간(T1)을 산출하고, 제1 비행 시간(T1) 동안 변경된 위치 예측값을 기반으로 이동된 표적의 제2 위치에 대한 소화수의 제2 비행 시간(T2)을 산출한 후 제1 비행 시간(T1)의 값과 제2 비행 시간(T2)의 값을 비교하여 차이가 기 설정된 특수값(e)보다 작을 경우 제1 위치 값과 제2 위치 값을 이용하여 표적의 타격을 위한 예상 명중점을 도출하는 것을 특징으로 하는 소화포 제어 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 예상 명중점 계산부는,
    제1 비행 시간(T1)의 값과 제2 비행 시간(T2)의 값을 비교하여 차이가 기 설정된 특수값(e)보다 큰 경우 제1 비행 시간(T1)의 값을 재산출하고, 제1 비행 시간(T1) 동안 변경된 위치 예측값을 기반으로 이동된 표적의 제2 위치를 재예측하는 동작을 반복하여 수행하는 것을 특징으로 하는 소화포 제어 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 탄도 계산부는,
    소화수의 운동 방정식을 수치 적분을 처리하여 소화수의 탄도를 계산하고, 탄도 계산 결과를 기반으로 고각, 방위각 및 비행시간을 포함하는 상기 사격제원 값을 포함하는 포 명령을 산출하되,
    상기 탄도 계산부는, 상기 환경 데이터 및 상기 예상 명중점을 기반으로 탄착점 수정, 포 배열 오차 및 포 특성 보상을 수행하여 상기 사격제원 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 소화포 제어 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 탄도 계산부는,
    상기 환경 데이터에 포함된 전체 또는 일부를 변수로 적용하여 소화포의 입구에서 발사된 소화수가 처음으로 도달하는 지점을 수정하고, PAC(Pre-Action Calibration) 처리하여 상기 예상 명중점을 조정하는 것을 특징으로 하는 소화포 제어 장치.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 탄도 계산부는,
    소화포의 배열에 대한 값의 배열 오차를 보정하고, 해수온도 및 거리에 대한 소화포의 특성값을 추가로 보정하며, 보정된 배열 오차, 해수온도 및 거리의 특성값 및 상기 환경 데이터를 기반으로 최종적으로 상기 사격제원 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 소화포 제어 장치.
  10. 해상 이동체에 설치된 소화포를 제어하기 위한 소화포 제어 장치가 소화포를 제어하는 방법에 있어서,
    해상 이동체에 구비된 적어도 하나의 정보 수집 장치로부터 센싱 관련 정보를 입력 받고, 상기 센싱 관련 정보를 기반으로 표적에 대한 센서 표적 정보를 수집하는 표적 정보 수집 단계;
    상기 센서 표적 정보에 포함된 관측값을 필터 처리하여 표적의 위치 예측값을 계산하는 예측 위치 계산 단계;
    해수 유동 특성에 따라 소화포 사격제원표를 계산하고, 상기 관측값, 상기 위치 예측값 및 상기 소화포 사격제원표를 이용하여 소화수의 예상 명중점을 계산하는 예상 명중점 계산 단계;
    환경 데이터를 입력 받고, 상기 환경 데이터와 예상 명중점을 기반으로 상기 소화수의 탄도를 계산하고, 상기 탄도 계산 결과를 기반으로 사격제원 값을 도출하는 탄도 계산 단계; 및
    상기 사격제원 값을 기초로 포 명령 안정화를 수행하여 최종 포 명령을 생성하는 포 명령 안정화 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 소화포 제어 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 예측 위치 계산 단계는,
    상기 관측값을 상기 필터 처리하여 평활화(Smoothing) 처리하고, 평활화 처리된 결과에서 왜곡 및 잡음에 의해 발생된 값을 제거하여 상기 위치 예측값을 계산하되,
    상기 예측 위치 계산 단계는, 복수의 기동 특성 각각을 고려한 필터를 이용하여 다중 모델을 포함하고, 각각의 모델이 실제 표적의 기동에 대해 유효할 확률을 계산한 후 모델 확률(model probability)에 따라 각 필터들의 추정치에 가중치를 부여하여 선형 결합(linear combination)을 통해 왜곡 및 잡음을 제거한 최종 추정치를 계산하여 상기 위치 예측값을 계산하는 것을 특징으로 하는 소화포 제어 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 예상 명중점 계산 단계는,
    소화수의 비과시간(TOF), 고각 및 거리에 대한 값에 소화포의 펌프압력, 노즐구경 및 운용모드를 추가하여 상기 소화포 사격제원표를 계산하고, 상기 소화포 사격제원표에 포함된 데이터를 기반으로 상기 예상 명중점을 계산하는 것을 특징으로 하는 소화포 제어 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 탄도 계산 단계는,
    소화수의 운동 방정식을 수치 적분을 처리하여 소화수의 탄도를 계산하고, 탄도 계산 결과를 기반으로 고각, 방위각 및 비행시간을 포함하는 상기 사격제원 값을 포함하는 포 명령을 산출하되,
    상기 탄도 계산 단계는, 상기 환경 데이터 및 상기 예상 명중점을 기반으로 탄착점 수정, 포 배열 오차 및 포 특성 보상을 수행하여 상기 사격제원 값을 계산하는 것을 특징으로 하는 소화포 제어 방법.
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